CN111204355B - 一种面向客流高峰的地铁自动折叠座椅及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种面向客流高峰的地铁自动折叠座椅，包括：靠背、座位、竖直驱动装置、翻折驱动装置和传感器；靠背的背面抵住地铁车厢墙体；地铁车厢墙体上固定一竖直驱动装置；竖直驱动装置和靠背之间传动连接；靠背内嵌设一传感器；座位包含至少一个位置；座位的底部与升降支撑器相抵以实现展开；座位和靠背之间通过一翻折驱动装置转动连接；翻折驱动装置带动座位实现向上翻折和展开。本发明在高峰期时折叠该座椅，扩大乘客容量，提升了乘客乘坐地铁的舒适度；非高峰期时放下该座椅。因此，本发明还提高了地铁车辆在面对客流高峰期的灵活性。本发明还提出了一种面向客流高峰的地铁自动折叠座椅的使用方法。

Description

一种面向客流高峰的地铁自动折叠座椅及使用方法

技术领域

本发明属于地铁设备技术领域，尤其涉及一种面向客流高峰的地铁自动折叠座椅及使用方法。

背景技术

作为在城市居民尤其是上班族重要的出行方式，城市轨道交通每天承载着巨大的客流量，为全城的乘客提供无交通堵塞问题的方便出行。通过实地考察研究，处于早晚高峰期乘坐地铁的乘客95%都是年龄段在15—40的人，其中小部分是正在上高中的学生，大部分是搭乘地铁上班的青壮年，只有极少数是年纪比较大的老年人。因此，在早高峰情况下，人们对空间的需求明显是大于对座椅的需求。而城市轨道交通车辆在早晚高峰期时，一般两站左右车厢内已经是人满为患，严重的居住区附近的始发站甚至刚开始发车已经比较拥挤。

由于目前市场上的上述早高峰状况，将不可避免地导致以下问题：1）乘客行动空间过于狭小、乘客行车体验不良；2）在地铁车辆发生拐弯或者急停时，甚至会出现乘客大面积摔倒的情况，不利于乘客的安全舒适。若为了增大车厢的客容量一味的增大车厢的体积，则无疑会大大加重城市轨道交通的建设和运营的成本，对于本身就是负盈利的城市轨道交通来说无疑是雪上加霜。因此，如何进一步扩大容量，使得一班列车可运送更多的乘客，以缩短高峰期的时间，是现有技术中亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向客流高峰的地铁自动折叠座椅及使用方法，在已有车厢基础上对座椅进行改进，座椅在客流高峰期的时候可以折叠收拢，在原有车厢乘客容量的基础上进一步扩大容量，使得一班列车可以运送较多的乘客。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种面向客流高峰的地铁自动折叠座椅，包括：

一靠背；所述靠背的背面抵住地铁车厢墙体；所述地铁车厢墙体上固定一竖直驱动装置；所述竖直驱动装置和所述靠背之间传动连接；所述靠背内嵌设一用于感知靠背位置的传感器；

一座位；所述座位包含至少一个位置；所述座位的底部与升降支撑器相抵以实现展开；所述升降支撑器固定设置；

所述座位和靠背之间通过一翻折驱动装置转动连接；所述翻折驱动装置带动所述座位实现向上折叠和展开；

一控制单元；所述控制单元与所述竖直驱动装置、升降支撑器、传感器和翻折驱动装置分别信号连接以实现折叠状态和展开状态；

其中，所述折叠状态时，所述靠背位于地铁车厢墙体上方的第一高度位置，所述座位向靠背方向翻折与所述靠背相互平行，所述升降支撑器呈收缩状态；

所述展开状态时，所述靠背位于地铁车厢墙体下方的第二高度位置，所述座位向远离靠背方向翻转与所述靠背垂直，所述升降支撑器伸长至与所述座位的底部接触。

优选地，所述竖直驱动装置包括一驱动电动机；所述驱动电动机内嵌于所述地铁车厢墙体内；所述驱动电动机的输出轴伸出所述地铁车厢墙体并传动连接一传动杆的一端；所述传动杆的另一端传动连接一齿轮；所述靠背的背面竖直开设一凹槽；所述凹槽的侧壁上固定一齿条；所述齿轮和所述齿条啮合。

优选地，所述凹槽对称开设在所述靠背上。

优选地，所述翻折驱动装置包括一双向电动机；所述双向电动机固定在所述靠背上；

所述双向电动机的两个输出端分别传动连接一双向传动杆；所述双向传动杆通过轴承安装在所述靠背的底部安装槽内；

所述双向传动杆上套设一连接板；所述连接板位于所述安装槽内；所述连接板的下部伸出所述安装槽并固定在所述座位的位置上。

优选地，所述座位包括一与所述连接板固定的坐板；所述坐板的底部固定一扶手杆；当所述靠背位于第一高度位置时，所述扶手杆用于抓扶。

优选地，所述升降支撑器包括一机械臂；所述机械臂的一端固定在地铁底板上，另一端连接一托盘；所述机械臂与所述地铁控制系统信号连接。

优选地，所述托盘的材料为不锈钢材料。

优选地，所述传感器为一压力传感器；所述压力传感器固定在所述靠背的顶部开设的卡槽内；所述卡槽与所述地铁车厢墙体上固定的卡扣对应设置；所述靠背沿地铁墙体移动至设定位置时，所述卡槽与卡扣配合形成卡扣结构，所述压力传感器与所述卡扣接触。

优选地，所述单片机、电池板安装在所述靠背的背面。

优选地，其特征在于，所述靠背的背面、座位的下表面均设置碳化硅涂层。

本发明还提出了一种面向客流高峰的地铁自动折叠座椅的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：地铁车站工作人员根据现有客流量与时间判断是否进入客流高峰期；若是，则进行步骤2，否则，地铁控制系统、竖直驱动装置、翻折驱动装置均不动作，此时升降支撑器抵住座位、靠背位于第二高度位置以形成展开状态；

步骤2：地铁控制系统发出信号至驱动竖直驱动装置和升降支撑器；竖直驱动装置带动靠背由第二高度位置向第一高度位置移动，传感器获取靠背的位置信息并传输至单片机；同时升降支撑器收缩以与座位分离；

步骤3：当靠背移动至第一高度位置时，单片机输出信号至翻折驱动装置，翻折驱动装置带动座位向上翻折至靠背，以形成折叠状态。

与现有技术相比，本发明的优点为：

1）在现有的地铁车厢的基础上进一步扩大了地铁车厢的乘客容量，大大节约了原本扩容所需要的建设以及运营成本。

2）本发明在高峰期时折叠地铁座椅，扩大乘客容量，提升了乘客乘坐地铁的舒适度；非高峰期时放下座椅。因此，本发明还提高了地铁车辆在面对客流高峰期的灵活性。

附图说明

图1为本发明一实施例的面向客流高峰的地铁自动折叠座椅的主视图；

图2（a）~（b）分别为图1的折叠前、折叠后的侧视图；

图3为图2（a）中竖直驱动装置与凹槽的配合状态的局部放大图；

图4为图1的俯视图；

图5为图1中靠背的局部图；

图6为图1中座位的局部图；

其中，1-靠背，2-座位，21-坐板，22-扶手杆， 3-升降支撑器，31-机械臂，32-托盘，4-竖直驱动装置，41-驱动电动机，42-传动杆，43-齿轮，44-齿条，5-翻折驱动装置，51-双向电动机，52-双向传动杆，53-连接板，6-电池板，7-单片机，8-卡槽，9-卡扣，10-传感器，11-凹槽，12-安装槽，13-车窗，14-地铁底板。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的面向客流高峰的地铁自动折叠座椅及使用方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

本实施例提供了一种设计合理，成本低廉，灵活性高的面向客流高峰期的地铁自动折叠座椅，在现有地铁座椅的基础上增加了竖直驱动装置4、翻折驱动装置5、电池板6、单片机7、升降支撑器3、传感器10、卡槽8和卡扣9，将座椅的靠背1与座位2分离开来，通过翻折驱动装置5连接靠背1与座位2；翻折驱动装置5控制座位2的折叠与展开状态。其中，控制单元包括单片机和地铁控制系统。

该地铁自动折叠座椅不仅完全可以提供现有座椅提供的功能，还在现有基础上增加了一系列装置用于当列车处于客流高峰期时灵活折叠地铁座位2以增加地铁车厢的乘客容量，减少客流高峰期的持续时间，满足在有限条件下，最短的时间内运送最多的乘客。具体方案如下：

如图1所示，一种面向客流高峰的地铁自动折叠座椅，包括：靠背1、座位2、升降支撑器3、竖直驱动装置4、翻折驱动装置5、电池板6、单片机7、一用于感知靠背位置的传感器10。单片机7分别信号连接传感器10和翻折驱动装置5；地铁控制系统分别信号连接竖直驱动装置4和升降支撑器3。

该自动折叠座椅工作时，当靠背1处于第一高度位置时，升降支撑器3与座位2分离；传感器10的输出端连接单片机7，单片机7的输出端连接翻折驱动装置5以将座位2向上翻折至靠背1以形成折叠状态；当靠背1下降至第二高度位置时，升降支撑器3抵住座位2，传感器10的输出端连接单片机7，单片机7的输出端连接翻折驱动装置5以将所述座位2放平以形成展开状态。其中，第一高度位置和第二高度位置均由地铁控制系统预先设定的高度位置。早高峰时，座位处于第一高度位置形成折叠状态；非早高峰时，座位位于第二高度位置形成展开状态。该自动折叠座椅的具体结构设计如下：

靠背1的结构设计如图2（a）~（b）所示：靠背1的背面抵住地铁车厢墙体；地铁车厢墙体上固定一竖直驱动装置4，设置一车窗13；竖直驱动装置4和靠背1之间传动连接；靠背1内嵌设电池板6、单片机7和一传感器10；电池板6供电至单片机7；单片机7分别信号连接传感器10和翻折驱动装置5。其中，电池板6的型号为DC-24680锂电池；单片机77的型号为A4950。

座位2的结构设计如图4所示：该地铁自动折叠座椅与传统地铁座椅不同，靠背1与座位2不是一体成型的，而是通过翻折驱动装置5连接。即座位2和靠背1之间通过一翻折驱动装置5转动连接；翻折驱动装置5带动座位2实现向上翻折（早高峰状态时）和展开（非早高峰状态）。座位2包含至少一个位置，在本实施例中设置6个位置，6个位置共用一个靠背1，即每个位置之间都是相互连接的；座位2的底部与升降支撑器3相抵以实现展开，每个位置对应一升降支撑器3；座位2展开时，升降支撑器3向上托举，为乘客和座位2提供所必须的支持力。进一步地，如图6所示，座位2包括一连接板53固定的坐板21；坐板21的底部固定一扶手杆22。扶手杆22采用“U”型结构连接坐板21的底部，乘客可以在座位2处于折叠状态时，通过抓住扶手杆22保持平衡。

在本实施例中，每个位置对应的靠背部分尺寸设计为：高700mm、宽450mm、厚100mm；每个位置尺寸设计为：长450mm，宽450mm、厚75mm。

升降支撑器3的结构设计同样如图2（a）~（b）所示：升降支撑器3固定设置。即升降支撑器3包括一机械臂31；机械臂31的一端固定在地铁底板14上，另一端连接一托盘32；机械臂31与地铁控制系统信号连接。在本实施例中，机械臂31为液压式机械臂31或电动式机械臂31；托盘32的尺寸设计为：长350mm、宽250mm和厚30mm；托盘32的材料为不锈钢材料。

竖直驱动装置4的结构设计同样如图2（a）~（b）、图3所示：竖直驱动装置4的数量为2个且对称设置。竖直驱动装置4包括一驱动电动机41；驱动电动机41内嵌于地铁车厢墙体内；驱动电动机41的输出轴伸出所述地铁车厢墙体并传动连接一传动杆42的一端；传动杆42的另一端传动连接一齿轮43；靠背1的背面竖直开设一凹槽11；凹槽11的侧壁上固定一齿条43；齿轮43和一齿条44啮合。竖直驱动装置4工作时，齿条44与齿轮43啮合的同时，齿条44沿地铁车厢墙体上下移动。由于齿条44安装在靠背1上，即齿条44带动靠背1沿地铁车厢墙体上下移动。进一步地，凹槽11对称开设在靠背1上。在本实施例中，齿轮43的直径为50mm，其厚度为20mm，其内孔直径为20mm。驱动电动机41的型号为775的电机，额定电压为12V。

翻折驱动装置5结构设计同样如图1、图5所示：翻折驱动装置5包括一双向电动机51；双向电动机51固定在靠背1上；双向电动机51的两个输出端分别传动连接一双向传动杆52；双向传动杆52通过轴承安装在靠背1的底部安装槽12内；双向传动杆52上套设一连接板53；连接板53位于安装槽12内；连接板53的下部伸出安装槽12并固定在座位2的位置上。翻折驱动装置5工作时，连接板53以双向传动杆52为轴，在安装槽12内转动，并带动座位2向上（即朝靠背1对折）转动。在本实施例中，双向电动机51的型号为CHW-GW4632-370，额定电压为24V；双向转动杆为一长1290mm、直径为50mm的圆柱型传动杆42。

传感器10的结构设计如图1、图2（a）~（b）所示：传感器10为一压力传感器；压力传感器固定在靠背1的顶部开设的卡槽8内；卡槽8与地铁车厢墙体上固定的卡扣9对应设置；靠背1沿地铁墙体移动至设定位置时，卡槽8与卡扣9配合形成卡扣9结构，压力传感器与卡扣9接触。在本实施例以外的其他实施例中，传感器10也可以为一光电传感器10。在本实施例中，传感器10的型号为RFP602CW02GD。

在本实施例中，单片机7、电池板6安装在靠背1的背面，见图4。靠背1的背面、座位2的下表面均设置碳化硅涂层。

本发明的工作原理为：

本发明可以保证地铁车辆在进入停车线的时候，由地铁车站工作人员根据现有客流量与时间判断是否进入客流高峰期。

1）若城市轨道车辆处于非早晚高峰期状态

该地铁自动折叠座椅的基础设置与普通座椅相同，都是容量六位乘客，竖直驱动装置4、翻折驱动装置5均不工作，并且位于支撑盘向上托起，为该地铁自动折叠座椅和乘客提供所必要的支持力。

2）若城市轨道车辆处于早晚高峰期状态时（面向客流高峰期时）

城市轨道交通车辆在位于停车线内待命时，首先地铁控制系统发出信号操纵左右两侧的竖直驱动装置4的驱动电动机41正转，传动杆42将驱动电动机41的动力传送给齿轮43，齿轮43转动与齿条44啮合，齿条44带动靠背1，即整个地铁自动折叠座椅上移到设定位置，如升高400mm；同时地铁控制系统发出信号操纵机械臂31将支托盘32下放到地铁底板14内部，使该升降支撑器3停止工作；

之后当靠背1即该地铁自动折叠座椅上升到400mm时，卡槽8与卡扣9相衔接，压力传感器收到压力信号，并且将压力信号通过导线传给单片机7；

最后单片机7收到信号后命令双向电动机51正转，双向电动机51控制翻折驱动装置5工作，使得地铁自动折叠座椅整体折叠。

本发明还提出了一种面向客流高峰的地铁自动折叠座椅的使用方法，包括下步骤1~3，具体如下：

步骤1：地铁车站工作人员根据现有客流量与时间判断是否进入客流高峰期；若是，则进行步骤2，否则，地铁控制系统、竖直驱动装置4、翻折驱动装置5均不动作，此时升降支撑器3抵住座位2、靠背1位于第二高度位置以形成展开状态；

步骤2：地铁控制系统发出信号至驱动竖直驱动装置4和升降支撑器3；竖直驱动装置4带动靠背1由第二高度位置向第一高度位置移动，传感器10获取靠背1的位置信息并传输至单片机7；同时升降支撑器3收缩下降以与座位2分离；

步骤3：当靠背1移动至第一高度位置时，单片机7输出信号至翻折驱动装置5，翻折驱动装置5带动座位2向上翻折至靠背1，以形成折叠状态。

综上，本实施例的面向客流高峰的地铁自动折叠座椅的优点如下：

1）在现有的地铁车厢的基础上进一步扩大了地铁车厢的乘客容量，大大节约了原本扩容所需要的建设以及运营成本。

2）本发明在高峰期时折叠地铁座椅，扩大乘客容量，提升了乘客乘坐地铁的舒适度；非高峰期时放下座椅。因此，本发明还提高了地铁车辆在面对客流高峰期的灵活性。

3）该地铁自动折叠座椅主要由不锈钢制作，制造成本低廉，并且在其经常摩擦的背面覆盖碳化硅涂层，以减少材质的磨损，加工成本低。

4）在其制造规格方面严格按照标准人体身高，腿长等结构特征设计，保证乘客在使用时感觉舒适，方便。

5）在其动力驱动装置方面设计简单，成本低廉，改造方便，不仅仅适用于工厂制造新的地铁自动折叠座椅，还有利于现有地铁座椅的改造。电池板6等装置拆卸简单，带电量大，满足了此装置的能源供给需求。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种面向客流高峰的地铁自动折叠座椅，其特征在于，包括：

一靠背；所述靠背的背面抵住地铁车厢墙体；所述地铁车厢墙体上固定一竖直驱动装置；所述竖直驱动装置和所述靠背之间传动连接；所述靠背内嵌设一用于感知所述靠背位置的传感器；

一座位；所述座位包含至少一个位置；所述座位的底部与升降支撑器相抵以实现展开；所述升降支撑器固定在地铁底板上；

所述座位和靠背之间通过一翻折驱动装置转动连接；所述翻折驱动装置带动所述座位实现向上折叠和展开；所述翻折驱动装置包括一双向电动机；所述双向电动机固定在所述靠背上；

所述双向电动机的两个输出端分别传动连接一双向传动杆；所述双向传动杆通过轴承安装在所述靠背的底部安装槽内；所述双向传动杆上套设一连接板；所述连接板位于所述安装槽内；所述连接板的下部伸出所述安装槽并固定在所述座位的位置上；

一控制单元；所述控制单元与所述竖直驱动装置、升降支撑器、传感器和翻折驱动装置分别信号连接以实现座椅的折叠状态和展开状态，

其中，所述折叠状态时，所述靠背位于地铁车厢墙体上方的第一高度位置，所述座位向靠背方向翻折与所述靠背相互平行，所述升降支撑器呈收缩状态；

所述展开状态时，所述靠背位于地铁车厢墙体下方的第二高度位置，所述座位向远离靠背方向翻转与所述靠背垂直，所述升降支撑器伸长至与所述座位的底部接触。

2.根据权利要求1所述的面向客流高峰的地铁自动折叠座椅，其特征在于，所述竖直驱动装置包括一驱动电动机；所述驱动电动机内嵌于所述地铁车厢墙体内；所述驱动电动机的输出轴伸出所述地铁车厢墙体并传动连接一传动杆的一端；所述传动杆的另一端传动连接一齿轮；所述靠背的背面竖直开设一凹槽；所述凹槽的侧壁上固定齿条；所述齿轮和所述齿条啮合。

3.根据权利要求2所述的面向客流高峰的地铁自动折叠座椅，其特征在于，所述凹槽对称开设在所述靠背上。

4.根据权利要求1所述的面向客流高峰的地铁自动折叠座椅，其特征在于，所述座位包括一与所述连接板固定的坐板；所述坐板的底部固定一扶手杆；当所述靠背位于第一高度位置时，所述扶手杆用于抓扶。

5.根据权利要求1所述的面向客流高峰的地铁自动折叠座椅，其特征在于，所述升降支撑器包括一机械臂；所述机械臂的一端固定在所述地铁底板上，另一端连接一托盘；所述机械臂与所述地铁控制系统信号连接。

6.根据权利要求5所述的面向客流高峰的地铁自动折叠座椅，其特征在于，所述托盘的材料为不锈钢材料。

7.根据权利要求1所述的面向客流高峰的地铁自动折叠座椅，其特征在于，所述传感器为一压力传感器；所述压力传感器固定在所述靠背的顶部开设的卡槽内；所述卡槽与所述地铁车厢墙体上固定的卡扣对应设置；所述靠背沿地铁墙体移动至设定位置时，所述卡槽与卡扣配合形成卡扣结构，所述压力传感器与所述卡扣接触。

8.根据权利要求1~7之任一项所述的面向客流高峰的地铁自动折叠座椅，其特征在于，所述靠背的背面、座位的下表面均设置碳化硅涂层。

9.一种基于权利要求1~7之任一项所述的面向客流高峰的地铁自动折叠座椅的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：地铁车站工作人员根据现有客流量与时间判断是否进入客流高峰期；若是，则进行步骤2，否则，控制单元、竖直驱动装置、翻折驱动装置均不动作，此时升降支撑器抵住座位、靠背位于第二高度位置以形成展开状态；

步骤2：控制单元发出信号至竖直驱动装置和升降支撑器；竖直驱动装置带动靠背由第二高度位置向第一高度位置移动，传感器获取靠背的位置信息并传输至控制单元；同时升降支撑器收缩以与座位分离；

步骤3：当靠背移动至第一高度位置时，单片机输出信号至翻折驱动装置，翻折驱动装置带动座位向上翻折至靠背，以形成折叠状态；其中，连接板以双向传动杆为轴，在安装槽内转动，并带动座位向上转动。

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